Методы отбора проб атмосферного воздуха для лабораторного анализа

Одним из основных элементов анализа качества атмосферного воздуха является отбор проб. Важность его определяется тем, что при неправильном отбора проб результаты анализа теряют смысл. Пробы воздуха отбирают аспирационным способом (пропуская воздух через поглотительный прибор с определенной скоростью) и способом заполнения сосудов ограниченного объема. Для исследования газообразных примесей применимы оба способа, а для исследования аэрозольных примесей и пыли – лишь аспирационный.

Аспирационный способ отбора проб воздуха. В результате пропускания воздуха через поглотительный прибор происходит концентрирование анализируемого вещества в поглотительной среде. Для определения концентрации вещества затрата воздуха должна составлять десятки и сотни литров в минуту. Пробы делят на разовые (период отбора 20-30 мин.) и среднесуточные (не менее 4-разовых проб, через одинаковые промежутки времени на протяжении суток в 1, 7, 13 и 19 ч.). Наилучшим способом получения среднесуточных значений является беспрерывный отбор проб воздуха на протяжении 24 ч. Для их отбора используют электроаспираторы, пылесосы и другие приборы и устройства, которые пропускают воздуха, а также приборы, которые регистрируют его объем (реометры, ротаметры и др.).

На стационарных пунктах (лабораториях типа «ПОСТ») системы отбора проб воздуха обеспечивают их разовый отбор для исследования газовых примесей, сажи, пыли и аэрозолей. Система отбора проб воздуха для анализа газовых примесей и сажи состоит из воздухопровода, оборудованного нагревательным устройством с терморегулятором, распределительного гребешка для подключения поглотительных приборов и двух электроаспираторов. Система отбора проб воздуха для исследования пыли состоит из трубки, которая оборудована фильтрами, и гибкого шланга, который подключают к воздухопроводу.

При нестационарных условиях используют аспирацию воздуха с помощью двигателя внутреннего сгорания или пылесоса, подключенного к стационарному источнику с током.

Важным элементом системы пробоотбора являются поглотительные устройства, предназначенные для сбора газообразных веществ, аэрозолей и пыли.

Отбор проб воздуха способом заполнения сосудов ограниченного объема. Использование этого способа обусловлено значительной агрессивностью химических веществ, которые улавливают из воздуха поглотительные устройства. Обычные стеклянные емкости чаще всего используют при отборе проб воздуха для определения оксида углерода и других газовых примесей. Стеклянную посуду заполняют анализируемым воздухом путем продувки через сосуд его 10-кратного объема, после чего сосуд закрывают; с помощью вакуумного заполнения (из герметически закрытых сосудов воздух откачивается, их открывают в месте отбора пробы и потом снова закрывают); способом замещения предварительно залитой в сосуд инертной жидкости воздухом (после того, как жидкость вылилась, сосуд закрывают).

При отборе разовых проб воздуха для определения диоксида серы используют прибор Рихтера и сорбционную трубку; при отборе диоксида азота – U-подобную трубку и сорбционную трубку. Во время отбора проб необходимо избегать попадания света на поглотительный прибор. Срок хранения проб, отобранных в U-подобную трубку, составляет не более 3 суток, а в сорбционные трубки – неделя. При необходимости получения информации о наличии в воздухе отдельно диоксида и оксида азота между двумя поглотителями (U-подобные или сорбционные трубки) устанавливают U-подобную трубку с окислителем.

В поглотительный прибор І (рис. 2) поступает смесь NO + NO₂. Там NO₂ адсорбируется, а NO поступает в U-подобную трубку, где с помощью окислителя переходит в NO₂. Регулятор влажности, который используется в U-подобной трубке, обеспечивает долгосрочность и эффективность работы окислителя, который в процессе работы изменяет цвет от желтого до зеленовато-коричневого, в связи с чем его необходимо своевременно заменять.

І, II — поглотители NО₂; IIІ — окислитель NО; 1 — регулятор влажности; 2 — носитель с окислителем; 3 — стекловата.

Рис. 2. U-подобная трубка

Оксид углерода (СО) отбирают в газовые пипетки или резиновые камеры. Через газовую пипетку прокачивают 10-кратный объем воздуха, потом ее плотно закрывают. В резиновые камеры воздух отбирают несколько раз на протяжении 20 мин. Заполненная резиновая камера герметизируется зажимом.

Разовые пробы пыли отбирают на фильтрующие материалы. Скорость ее движения в ротаметре не должна быть меньше скорости ветра в месте отбора пробы. В зависимости от скорости ветра и скорости отбора пробы выбирают диаметр насадки.

Характеристики отбора проб основных загрязняющих веществ (период отбора 20 мин.) приведено в таблице 3.

Таблица 3

Характеристики пробоотбора основных загрязняющих веществ

Контролируемое вещество	Поглотительный прибор	Объем поглотительного раствора, мл	Скорость аспирации, л/мин.
Диоксид серы	Прибор Рихтера Сорбционная трубка	0,1 – 0,2	0,5 – 2,0
Диоксид азота	U-подобная трубка Сорбционная трубка	0,1 – 0,2	0,25 0,25
Пыль (зависшие вещества – сжигают до золоподобного состояния)	Фильтр АФА-ХП-18 Фильтр ФПП-15		1 – 50 1 – 100

Отбор проб аэрозолей проводят с помощью фильтрующих устройств типа «Тайфун».

Определенные особенности имеет методика отбора проб для определения содержания радиоактивных примесей. Пробы приводят к необходимому объему и на γ-спектрометре определяют йод-131 (J¹³¹) и другие летающие радионуклиды. Потом пробы озолируют (сжигают до золоподобного состояния) и определяют суммарную β-активность, после чего каждую суточную пробу хранят в специальных пакетах. Иногда комплектуют пентадные пробы – пробы, которые содержат 5 суточных проб. Месячные пробы формируют засыпанием всех суточных проб в отдельный пакет. Их сопровождают соответствующей запиской, которая предусматривает такие пункты: название пробы; название пункта отбора; месяц, год; дни, в которые пробы не отбирались; количество суточных проб; объем воздуха; общая масса пробы.

Охарактеризованные методы отбора проб дают возможность отобрать воздух для лабораторного анализа при разнообразных условиях. Выбор конкретного метода зависит от цели исследования и качественного состава пробы воздуха. Правильный отбор пробы влияет на достоверность лабораторных определений концентрации загрязняющего вещества в воздухе.

Дата добавления: 2014-01-15